人类简史---生物学家是如何探索人类起源的?


我们从何而来?
我们什么时候产生了这个疑问?
过去,大部分人相信他们已经从创世纪故事或者宗教典籍中知道了答案。
但最终,科学还是会迫使人们从别处寻找答案。


从医生到标本收藏家

这是一个从海洋开始的故事。
让我们从五百多年前说起,
15世纪的伟大航海发现预示着现代史的开端。
航海和造船技术的发展让冒险家们可以探索和开发世界上的其他地方。
也带来了人类史上最重要的事件,
——发现美洲。
最初到达这个新世界的探索者相信自己是特别的,
独立于自然界的其他物种之上,
是上帝创造的顶峰。
而这种观点的慢慢改变要归功于一位爱尔兰医生汉斯斯隆。
1687年,作为总督的私人医生,
斯隆来到牙买加的岛屿。
斯隆同时也是一个狂热的植物学家,
他喜欢骑马探索这个岛屿,寻找他所谓的自然界中不平凡之物。
斯隆首先是一个热衷于寻找药材的医生,
他来到牙买加时,这里到处都是繁茂的绿色森林。
对他来说,这是寻找药材的乐土。
他发现一片头痛树树丛,
之所以这么叫它是因为它能治愈头痛。
他摘下几片叶子,把它们搓碎,闻到好闻的辛辣气味。
这种气味可以治愈头痛。
斯隆非常热衷于自己的工作,
他经常在野外几天不回来,使他记录下牙买加惊人植物的多样性。
他找到了野姜,一种非常重要的姜科。
它正是斯隆一直在找的药材之一,
它有许多药用价值,
其中之一就是治疗晕船。
不过对自然感兴趣的并不只是像斯隆这样的植物学家,
因为在自然里,特别是植物里蕴藏着巨大的商机。
商人们开始把各种天然制品带回家,
从糖、香料到茶和木材,各种植物品取之不尽。
甚至运载这些东西的船,也是由植物建造的。
船的框架是树木,帆和绳子由大麻制成。
松木脂被用作船体的防水材料,
虽然他们都对植物感兴趣,
但是将斯隆这样的收集者和其他的商人、种植园主区分开的是他对整个自然的迷恋。
不仅在植物方面,同时也在动物方面。
斯隆最终回到了英格兰,
他带回的不是荒诞不经的美人鱼或大海蛇的故事,
而是真正的标本!
尽管那时没理由相信这些标本对认知我们从何而来有什么联系,
不过它的确开始与上帝造物的传统观点出现了不一致。
1735年,汉斯斯隆去世时,
他完成了当时全世界最伟大的自然物品收藏。
这些收藏大部分保存至今,
他收集了成千上万种标本。
其中14000种是植物,包括花朵、果实不能压平的干标本。
还有大约270部合订本,
里面还有成千上万种标本。
牙买加之旅后,斯隆实际上再没亲自收集过标本,
而是由一群人为他收集。
这些从世界各地为他带来标本,比如杜松,由美国乔治亚州的詹姆斯船长收集。
因为斯隆的自然藏品如此众多,
最后他的藏品被送到大英博物馆,
在全欧洲得到了展现。
现在,更多人可以接触到斯隆这样的私人收藏。
它们将自然带出野外,带进日常生活里。
将其放在一个可以接触到的地方,
在此人们可以讨论,并真正了解地球的多样性。

对地球生命的好奇心带我们更加接近那个问题——
我们从何而来?
由探索航行和金钱的推动,
通过像斯隆这样对自然存在好奇的狂热收藏者,
以及博物馆,在那里普通人也开始了解这一切。
结果证明,所有这些不同物种都有自己丰富的历史。

解剖学家与破解猛犸物种之谜

我们的故事背景转到法国,
在这里上帝确定宇宙的传统观点马上要被进一步动摇。
这要归功于一位天才解剖学家,
和一个地下深处的工业。
在巴黎的地底下方是一个由蛛罗密布的地道连接的采石场,
它们一起形成了地上的城市倒影,
甚至具体到街道名字也一样。
地下大约20米处有150公里的地道,
时不时就会碰到用采石场采的石头建造的建筑,
建巴黎圣母院的石头30%来自这里《巴黎地下地图集》。
随着更多的采石场被挖掘,
很多嵌入岩石中的神秘物体被发现,
人们开始对此产生极大兴趣。
你经常能看到这样的采石场顶部上面嵌满化石,
这些化石来自4500万年前的海底,
大部分是非常小的贝壳。
不过在河另一边的郊区下面,
你也能发现更大的化石。
很长一段时间,
人们都不明白化石是什么,
有人宣称它们是从月亮上掉下来的。
还有人说,
它们是没有成功变成生命的泥浆。
直到18世纪,人们才意识到它们曾经是活的生命。
这种意识为了解过去打开了一个新的窗口,
一个非常古老和极其不同的过去。
在法国,这些化石很多都到了一个天才科学家的手里,
一个完全沉醉于古老骸骨中的人——乔治居维叶。
他被尊为世界一流的动物解剖学家,
几乎解剖过所有当时存在的动物。
在他年轻时,他从诺曼底来到法国自然历史博物馆,
同时也带来了研究动物的新方法。
居维叶对动物进行解剖,并研究它们的器官和骨头,
将不同动物的每一部分作比较,
记下它们的相同点和不同点。
不久之后,他开始注意到,动物骨骼不同部分间的关联。
通过检查每个身体部位的外形,
居维叶断言可以从这些外形找到它的功能,
也能从功能上推断出它的根源。
这是一种革命性的技术,
可以让居维叶鉴定在巴黎地下发现的没人认识的化石。
他把这种技术用于一些来自于俄国而非巴黎的遗骸,
这些遗骸属于一种被当地人称为猛犸的动物。
尽管很多人认为猛犸是现代大象的近亲,
居维叶却并不这么想。
他想到一个办法将猛犸的巨大牙齿和非洲象象牙作比较,
比较发现它们看起来大不相同。
因为象牙横切片上呈宝石形状薄片
而猛犸牙齿横切片上数量更多并且都是平行的,
由此可判断它们的牙齿并不相同。
居维叶相信猛犸是一个全新的大象种类,
而这个发现远比不过居维叶的下一个重磅发现:
居维叶认为既然从来没有人见过猛犸,
它们一定在遥远过去的某个时间全部灭绝了。
这个观点对于那些相信上帝的宇宙是固定不变的人来说,
不仅令人困惑,更让人感到不安。

不仅仅是猛犸,
在它之前发现的几百种外形奇怪的看来已不存在的物种化石,
都被认定是从地球上神秘消失的生物。
值得安慰的是,
人们认为这是一段与人类分离的历史。
现在由灭绝引起的一个最紧迫的问题就是时间。
是否这些记录早已消失物种的化石就是一种证据,
能证明事实上地球比人们先前认为的要古老得多?


布冯与地质学的产生

18世纪是试验的年代,
人们对光线、液体、气体做实验。
法国贵族布冯伯爵做了一个实验,
试图找出地球的确切年龄。
在布冯的年代,人们普遍认为地球有6000年的历史,
比耶稣诞生早4000年。
不过另一方面,在唯物主义者和享乐主义者那里,
还有另一种推测,这个世界可能是永恒的。
布冯提供给这些问题科学的解答方法,
一个可以从经验上被证实和检验的方法。
他实验灵感来自于一个想法,
世界是从一个红热的铁球开始的,
布冯推测如果能找出地球用多长的时间才能冷却到这个状态,
就可以推算出地球的年龄。
布冯制作了一些不同大小的铁球,总共十个。
直径从半英寸到五英寸不等,
然后将它们加热,再计算它们冷却下来所用的时间。
通过计算他的铁球冷却所用的时间,
布冯认为可以用自己的数据推测地球用了多长时间才冷却到相似的状态。
布冯计算出三个数值,
第一个数值是3.75万年,这是地球开始有能力支持生命的时间。
第二个数值是7.5万年,这就是地球现在的年龄。
第三个数值是16万年,也就是地球冷到生命无法生存的时间。
如今我们知道布冯的结果很不准确,
但无可否认他的丰功伟绩。
因为布冯为我们展示了应该怎样研究自然历史,
不是通过理论上的推测,而是研究事实。
一种新的看待地球的方法又加强了这种科学方法,
一个全新的科学分支地质学产生了。
整个18世纪晚期,
穿着实用服装,带着小锤子的人来到乡下寻找地球隐藏最深的秘密。
很快他们就开始注意到,自然景观中的一系列异常现象。
苏格兰的西克点,以一种独特的岩石结构而出名。
一个早期的地质学家把它描述为好像看进时间的深渊。
在这里,一些有垂直纹理的岩石,它们上面是一组平行或次平行的岩石。
这两种岩石有一个接触面,我们称之为岩性不整合。
被发现时确实震惊了当时的地质学家,
推动他们提出一个大胆的解释:
这些岩石曾经是英格兰和苏格兰分开海洋的一部分,
在海洋被闭合的过程中,岩石被挤在一起形成垂直的岩层结构。
这可能意味着一个事实,
虽然早期的地质学家可能并不知道这是如何发生的,
不过他们推断让岩石从水平状态被推到垂直的位置可能要花很长时间。
被冰封在岩石中的是代表时间的东西,
它被称作深时。
并且成为一个革命性的概念,
把人类对地球年龄的推测从几千年往前推到几百万年,甚至更早。
不仅仅是在西克点,证明缓慢变化的证据随处可见,
地质学家观察瀑布,看到流水怎样侵蚀周围的岩石。
他们观察到雨水怎样削去山顶,以及冰川缓慢的运动切割出整个峡谷。
他们得出一个看法:
在对地球的创造中,唯一重要的因素就是时间。
时间如此广大,它让人类自己的历史看起来渺如尘土。

为何深时这个概念现在开始出现?
采石和挖矿活动的扩展让更多地球深藏的秘密曝露出来。
以前从未被发现过的灭绝物种的化石,
地质学的出现,
是对地球一种新的科学观点。
最终,这些散乱的线索被整理起来,
开始尝试回答最初的问题——我们从何而来?


工业革命与进化论

一个被西欧的新兴力量引出的问题。
工业革命是一个大变革时期,
大城市在维多利亚时期的英国如雨后春笋般涌现出来。
工厂从四面八方把工人吸引过来,
新的铁路线纵横交错,
大大减少旅行所用的时间,
并且将便宜的货品带到市场。
它是一场新思想的旋风,
所有的一切都以进步的名义进行。
对进步的信念是维多利亚时代的一个重要特征,
工厂主们从白手起家到腰缠万贯。
英国本身也成为世界上的主要工业化国家,
正是在这个崇尚进步的世界,
关于我们从何而来的问题,在维多利亚时期的爆发。
它的提出,
不仅意味着让社会和国家产生进步性地改变,
自然也得以改变。
1844年,一本薄薄不起眼的书成为维多利亚时代最具争议性的书,
——《万物自然史的遗留》。
它卖出了成千上万本,
并成为维多利亚时代最广为人知的书。
从白金汉宫到普通酒吧,俱乐部和机械学会,
整个国家都在讨论它。
让这本书变得更神秘的是它的作者,
他一生都在尽力隐姓埋名——罗伯特.钱伯斯。
钱伯斯出生很不寻常,
他有六个手指和脚趾。
他做过整形,但失败了,这让他变成了跛脚。
他对阅读书籍非常痴迷,
他曾描述自己每天下午都呆在阁楼里像蜜蜂一样在大不列颠百科全书里遨游。
钱伯斯和他弟弟合伙开了一家出版公司,
用当时最新的蒸汽印刷机印刷书籍。
不过,他也是一个多产的作家,
他是维多利亚时代最博学、写作技巧最纯熟的作家之一。
19世纪40年代早期,
他回到高尔夫镇圣安德鲁斯,并且决定写一本哲学书,
里面涉及到世间万物。
钱伯斯在书里呈现给人们引人注目的例子,
说明物种不是固定的,它们是在改变的。
万物都是从一个早期的形式发展来的,
钱伯斯把这种概念称为“变异”,而现代人把它叫做“进化”。

进化的概念从一个认可进步的社会浮现出来,
它认为所有的事物都有改变和提高的能力。
它是生命的历史,多样而令人困惑,
是对地球无比古老年龄的认知。
但最令人瞩目的是,
它迫使人们直面那个令人不安的问题:
——我们从何而来?


气象学家与大陆漂移

相比认为人类和万物分离的观点,
钱伯斯认为我们只不过是万物的扩展部分。
在一个很多人仍然相信人类在上帝的创造中具有特殊地位的社会,
这种认为我们来自于动物的观点,骇人听闻!
很多科学界的人都开始对这本书感到担忧,
于是出现很多针对这本书的批评,
他们开始炮轰书中的各个观点。
但是,尽管有这些争议,
公众对这本书表现出极大的兴趣。
《万物自然史的遗留》虽然获得巨大成功,
但钱伯斯的书中并没有为进化产生的原因做出解释。
而回答这个问题的人当然是——查尔斯.达尔文。
作为一个敏锐的地质学家,
当万物自然史的遗留出现时,
达尔文已经从事于自己的进化论理论研究好几年了。
又过了15年,
那时围绕进化论的激烈争论渐渐消失,
达尔文才感到是时候发表了。
他对动物如何进化的解释也植根于出现钱伯斯书的工业化背景,
根据达尔文的学说,
生命是为了生存而进行的持久漫长挣扎。
就像工业卷入和手工业的竞争一样,
自然也是由个生物体间的竞争推动的。
新技术能让一个工厂在竞争中占上风,
这个道理同样适用于自然,
任何能让一个生物体在与对手的竞争中占上风的特点会变得流行,
在后代中变得更普遍。
然后,渐渐变成一个新的物种,
这就是被达尔文称为“自然选择的变化原理”。
可是当达尔文确定自然在驱使物种改变过程中的重要作用时,
他不知道的是在一个广大的范围内,
我们所有的新生命都受到地球的影响。
这种认知直到近代才为人所知。
当生物学在20世纪初远远跑在前面时,
地质学或多或少陷入常规研究。
检测岩石年代,鉴定化石,增加收藏。
不过就像科学史上经常出现的那样,
是非专业人士、业余爱好者,
他们打破常规,带来新想法。
其中一个就是德国气象学家阿尔弗雷德.瓦格纳。
他提出一个大胆且充满争议的关于形成地球力量的新理论,
这个理论震动了科学界。
这种力量如此强大,
它甚至形成了地球本身!
故事是这样的,
瓦格纳当时正在看地图,
这时他发现南美海岸线和非洲海岸线之间不可思议的相似性。
它们如此相似,
看起来似乎以前是连在一起的。
虽然其他人也注意到了这点,
但瓦格纳对此有自己的解释——
一个由他在北极圈的野外气象工作引发的解释。
瓦格纳提出,
七个大陆很久以前是连在一起的,
是一整块超级大陆,他叫这个为大陆泛古陆,
意思是所有的土地。
然后就像他在格陵兰看到的,
巨大的冰山一样泛古陆也漂移分裂开。
但是和几千吨的冰山不同,
瓦格纳这里说的是几万亿吨重的岩石板块。
对瓦格纳来说,
关键是他无法解释自己的理论,
没有有力的证据可以说服怀疑者。
所以,这个理论被搁置起来,
瓦格纳回到他的气象工作中,
如果不是冷战时期的一系列出乎意料的发现,
这个理论就会被永远遗忘。
核军备竞争愈演愈烈,
美国和苏联都在大洋深处陷入了一场死亡游戏。
这个游戏需要海底景观的准确地图,
所以科学家们撸起袖子开始干活。
他们为海底摄制了成千上万张照片,
回声能标示出海底山脉的高低起伏。
同时,钻杆被放下去确定海床的成分,
正是在绘制海底地图时,
科学家们发现了意想不到的东西,
他们发现海底不是一整片的厚厚硬壳,
而是很多交织在一起的薄的板块!
正是这些板块的边界形成了海底山脉,
深不见底的海沟,甚至还有火山!
最重要的是,
所有这些景观都浮在一个炙热岩石形成的底床上。
正如瓦格纳预言的那样!
你可以在冰岛的一个叫森沃莱尔的地方看到所有这些景象。
这里被认为是地质学的奇观。
它对地质学家来说非常重要,
因为这是地球上唯一一个可以看到两大构造板块的接合处的地方。
森沃莱尔的一边是欧亚板块,
从冰岛一直延伸到中国东海岸。
另外一边是北美板块,
它向相反的方向延伸7000公里。
如果你能够在这里足够久,比如几千年。
你就会注意到北美板块和欧亚板块之间的裂缝会加宽。
瓦格纳在1912年提出的一个假说,
地幔对流实际上在帮助移动和构造板块。
地幔物质从海脊中涌出来,
它们也正在森沃莱尔的下面并且导致板块分裂。
在现代科技的协助下,
我们通过全球定位系统精确测量,可以记录下这一活动。
发现森沃莱尔裂缝每年加宽7毫米。
从测量时间范围看,
分裂速度是每年几毫米;
但从地质学时间上看,
这个峡谷已经分裂了至少20公里。
当这些板块被驱使着分裂时,
在其他位置它们必须推挤在一起。
地球板块一亿多年来进行的这种推拉运动帮助改变了地球的面貌,
一个永不停歇的地质变化,
这就是瓦格纳所说的大陆漂移。
但大陆漂移不仅仅是塑造地球这么简单,
它也让我们更接近那个谜题的答案,
——我们从哪里来。
因为当地球板块以这种方式移动时,
结果也可能是毁灭性的!
当板块之间发生碰撞时,可能会引起火山爆发。
结果会导致火山灰挡住阳光长达数月;
当这些板块互相挤压时,
也可能导致强烈的地震,
因此产生的大海啸能摧毁任何挡在它们路上的东西。
在人们想象中,
这种剧变带来的全部是破坏和死亡。
然而,事实并非如此!



在我们45亿年的历史中,
我们星球的这种剧变一直是创造生命的核心。
大陆漂移成为进化的推动力之一!
大约3000万年前,
非洲和阿拉伯半岛间的板块边界开始分裂,
致使板块中间的土地开始陷落,
形成一道5000公里长的裂缝,
——东非大裂谷。
作为非洲大草原上的一道新景观,
它给今天很多动物的祖先提供了一个立足和繁荣的场所。
我们的大陆漂移在气候形成中起了主要作用,
它通过将大陆推向极点和改变洋流,
加速了冰河期的到来。
这些变化迫使动物以各种不可思议的办法适应气候环境变化。
有时,我们也会受到来自外太空的威胁,
这种影响如此强烈,
以至于很多物种被彻底消灭。
另外的物种又取代了它们。
现在我们了解,万物皆有关联!

我们是谁?
我们来自何处?
我们是这个星球上的幸运的幸存者!
在死亡、毁灭和无垠的时间中诞生!
如果上帝重掷骰子,
我们也许不会出现。

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